一种半纤维素连续制备糠醛的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及糠醛制备的器械领域，具体为一种半纤维素连续制备糠醛的装置。该装置包括依次管道连接的物料乳化器、混合器、进料泵、预热器、高速搅拌釜、中间物料抽取泵，管式反应器、缓冲罐、冷却器、中间罐，以及与中间物料抽取泵的出口端管道连接的连续分离器，连续分离器的轻相出口管道连接有分馏塔，分馏塔的顶部得到溶剂，连续分离器的重相(水相)再经萃取分离，重相物料(水相)与物料混合器管道连接回用。本实用新型专利技术结构简单，设计科学合理，能有效提高糠醛得率，降低生产成本，减少环境污染，解决了现有技术中糠醛的收率低，耗能高的问题。

A device for continuous preparation of furfural from hemicellulose

The utility model relates to the field of apparatus for furfural preparation, in particular to a device for continuous preparation of furfural from hemicellulose. The device consists of material emulsifier, mixer, feed pump, preheater, high-speed agitator, intermediate material extraction pump, tubular reactor, buffer tank, cooler, intermediate tank connected in turn, and continuous separator connected with the outlet pipe of intermediate material extraction pump. The light phase outlet pipe of continuous separator is connected with fractionator, and solvent is obtained at the top of fractionator The heavy phase (water phase) of the continuous separator is extracted and separated, and the heavy phase material (water phase) is connected with the material mixer pipeline for reuse. The utility model has the advantages of simple structure, scientific and reasonable design, can effectively improve the yield of furfural, reduce the production cost, reduce environmental pollution, and solve the problems of low yield and high energy consumption of furfural in the prior art.

【技术实现步骤摘要】
一种半纤维素连续制备糠醛的装置
本技术涉及糠醛制备的器械领域，具体为一种半纤维素连续制备糠醛的装置。
技术介绍
糠醛是一种目前尚不能通过化学方法合成的重要的基础有机化工原料，是从糖类化合物中所获得的唯一一种不饱和大比容有机化学品，其化学性质十分活泼，糠醛及其衍生物都是应用广泛的有机化工中间体。此外，糠醛还可通过与甲醛的羟甲基化作用生成5－羟甲基糠醛，也可作为原料制备汽油、柴油和航空煤油，由糠醛通过加氢作用生成的甲基四氢呋喃可直接作为汽油的基料。随着世界范围内能源危机和环境问题的日益严峻，各化工领域对糠醛的需求量将会持续增长。但是，现有的糠醛生产工艺能耗巨大，环境污染极其严重，生产成本偏高且收率低下，以上诸多不利因素使欧盟和美国在过去数十年中已严令禁止在本国范围内生产糠醛。中国是糠醛生产和出口大国，占世界糠醛总产量70％左右。鉴于糠醛在有机化工及能源领域中的重要作用，现有的糠醛生产工艺亟待改进。半纤维素在酸和水的作用下发生水解生成戊糖，此步反应条件温和，反应速度较快。随后，生成的木糖在酸的作用下脱去3分子水生成糠醛。由于糠醛性质不稳定，会进一步与木糖及反应中间产物发生反应生成胡敏素，糠醛自身也会发生树脂化反应。现有技术中，采用批处理反应器制备糠醛，糠醛收率只有理论值的50％左右，但是消耗蒸汽量却是糠醛产量的30～50倍，且反应时间较长。较长的反应时间等都会导致糠醛的缩合和树脂化，同时，糠醛与木糖及反应中间产物之间也会发生交互聚合反应，糠醛还会进一步降解生成丙酮醛、甲醛、甘油醛、乙醇醛等，这些副反应会降低戊糖生成糠醛的选择性。其次，使用蒸汽作为热源和萃取剂耗能巨大。因此，提供一种制备糠醛的系统，能连续生产，且糠醛的收率高，耗能小，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是针对上述问题，提供一种半纤维素连续制备糠醛的装置。该装置结构简单，设计合理，能有效提高糠醛得率，可解决现有技术中糠醛的收率低，耗能高的问题，并有效地减少了副反应。采用本实型新型进行糠醛的制备，转化率达85－90％。为了实现以上专利技术目的，本技术的技术方案为：一种半纤维素连续制备糠醛的装置，其包括配料罐、混合器、进料泵、预热器、搅拌反应釜、中间加料泵、管式反应器、缓冲罐、冷却器、连续分离器、中间罐一、中间物料泵、分馏塔、溶剂储罐、精馏塔、离心萃取器和水储罐，其中，在配料罐和搅拌反应釜之间的管道上依次设置进料泵、混合器和预热器；在搅拌反应釜与连续分离器之间依次设置中间加料泵、管式反应器、缓冲罐、冷却器、中间罐一和中间物料泵；连续分离器的轻相出口通过连接管道和中间罐二与分馏塔连接，连续分离器重相出口连接离心萃取器，在离心萃取器，将其中少量的糠醛用溶剂萃取出来；分馏塔塔底出口与精馏塔连通；离心萃取器轻相出口通过溶剂储罐连接到分馏塔，离心萃取器重相出口连接到水储罐；水储罐与配料罐连通。分馏塔蒸出溶剂后塔底得到的粗糠醛进入精馏塔进一步精馏，由精馏塔的塔顶得到成品糠醛。分馏塔塔顶的冷凝液出口连接到溶剂储罐后，再经管道连接到离心萃取器，萃取后重相经水储罐返回到配料罐。作为优选，所述的搅拌反应釜为带有高速涡轮搅拌，进料管和溢流出料管的搅拌反应釜。作为优选，所述的混合器为高压均质机，型号为SV、SK或SH。作为优选，所述管式反应器的前半段管道内设置有SH静态混合器元件，以防止固体颗粒堵塞反应器；后半段管内设置有锥形混合器元件，管道长度为10－300m。作为优选，所述的连续分离器中带有液位平衡管出口。配料罐用于配料，配好的物料在混合器中混合成均匀的乳状体，然后在进料泵的作用下进入经预热器预热后，进入搅拌反应釜进行第一段半纤维素生成木糖反应，再经泵加压后进入管式反应器中进行脱水反应生成糠醛，反应后的物料进入缓冲罐强化传质后进入冷却器冷却，再进入连续分离器，进行水相和溶剂相的分离，上部轻相进入分馏塔分馏，经分馏塔顶部分馏出的溶剂返回溶剂储罐以供配料；由分馏塔的塔底经管道排出的含有糠醛的重相，进入精馏塔精制得到成品糠醛。本专利技术的积极效果体现在：(一)本技术结构简单，设计科学合理，能有效提高糠醛得率，降低生产成本，减少环境污染。(二)本装置采用连续式搅拌釜和管式反应器进行连续脱水反应，减少脱水反应生成的糠醛在反应区的停留时间短，有效地减少了副反应，提高了糠醛的收率。采用本实型新型进行糠醛的制备，转化率达85－90％。(三)本装置经连续分离器分离后的水相中含有少量糠醛，通过离心萃取器萃取后，水相进入水储罐，用于配料；经分馏塔分馏出的溶剂返回物料配料罐，再次配料使用，实现了对物料的充分利用，节约了资源，降低了生产成本，同时也减少了废弃物料的排放，减少了对环境的污染。(四)本装置中采用连续分离器分离含有糠醛的溶剂相和水相，避免了传统的采用静置分离时间长、分离不完全的缺点，有效地降低了生产成本。附图说明图1本技术中所述半纤维素连续制备糠醛装置的结构示意图。其中，1——配料罐，2——混合器，3——进料泵，4——预热器，5——搅拌反应釜，6——中间加料泵，7——管式反应器，8——冷却器，9——连续分离器，10——中间罐一，10－1——中间罐二，11——中间物料泵，12——分馏塔，13——溶剂储罐，14——精馏塔，15——离心萃取器，16——水储罐，17——缓冲罐。具体实施方式为了使本专利技术的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的阐述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于下述实施例。如图1所示，本技术提供的一种半纤维素连续制备糠醛的装置，其包括配料罐、混合器、进料泵、预热器、搅拌反应釜、中间加料泵、管式反应器、缓冲罐、冷却器、连续分离器、中间罐、中间物料泵、分馏塔、溶剂储罐、精馏塔、离心萃取器和水储罐，其中，在配料罐和搅拌反应釜之间的管道上依次设置进料泵、混合器和预热器；在搅拌反应釜与连续分离器之间依次设置中间加料泵、管式反应器、缓冲罐、冷却器、中间罐一和中间物料泵；连续分离器的轻相出口通过连接管道和中间罐二与分馏塔连接，连续分离器重相出口连接离心萃取器，在离心萃取器，将其中少量的糠醛用溶剂萃取出来；分馏塔塔底出口与精馏塔连通；离心萃取器轻相出口通过溶剂储罐连接到分馏塔，离心萃取器重相出口连接到水储罐；水储罐与配料罐连通。分馏塔蒸出溶剂后塔底得到的粗糠醛进入精馏塔进一步精馏，由精馏塔的塔顶得到成品糠醛。所述物料混合罐用于配料，配好的物料在所述混合器中混合成均匀的乳状体，然后在所述进料泵的作用下经预热器预热后，再进入搅拌反应釜中进行脱水反应生成木糖，反应后的物料经中间加料泵加压后进入管式反应器，进行脱水反应，反应液进入缓冲罐强化传质后进冷却器冷却后，进入连续分离器，进行水相和溶剂相的分离，上部轻相进入分馏塔分馏，经分馏塔顶部分馏出的溶剂返回溶剂储罐以供配料；由分馏塔的塔底经管道排出的含有糠醛的重相，进入精馏塔精制得到成品糠醛。连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半纤维素连续制备糠醛的装置，其包括配料罐(1)、混合器(2)、进料泵(3)、预热器(4)、搅拌反应釜(5)、中间加料泵(6)、管式反应器(7)、缓冲罐(17)、冷却器(8)、连续分离器(9)、中间罐一(10)、中间物料泵(11)、分馏塔(12)、溶剂储罐(13)、精馏塔(14)、离心萃取器(15)和水储罐(16)，其特征在于：在配料罐(1)和搅拌反应釜(5)之间的管道上依次设置进料泵(3)、混合器(2)和预热器(4)；在搅拌反应釜(5)与连续分离器(9)之间依次设置中间加料泵(6)、管式反应器(7)、缓冲罐(17)、冷却器(8)、中间罐一(10)和中间物料泵(11)；连续分离器(9)的轻相出口通过连接管道和中间罐二(10－1)与分馏塔(12)连接，连续分离器(9)重相出口连接离心萃取器(15)；分馏塔(12)塔底出口与精馏塔(14)连通；离心萃取器(15)轻相出口通过溶剂储罐(13)连接到分馏塔(12)，离心萃取器(15)重相出口连接到水储罐(16)；水储罐(16)与配料罐(1)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种半纤维素连续制备糠醛的装置，其包括配料罐(1)、混合器(2)、进料泵(3)、预热器(4)、搅拌反应釜(5)、中间加料泵(6)、管式反应器(7)、缓冲罐(17)、冷却器(8)、连续分离器(9)、中间罐一(10)、中间物料泵(11)、分馏塔(12)、溶剂储罐(13)、精馏塔(14)、离心萃取器(15)和水储罐(16)，其特征在于：在配料罐(1)和搅拌反应釜(5)之间的管道上依次设置进料泵(3)、混合器(2)和预热器(4)；在搅拌反应釜(5)与连续分离器(9)之间依次设置中间加料泵(6)、管式反应器(7)、缓冲罐(17)、冷却器(8)、中间罐一(10)和中间物料泵(11)；连续分离器(9)的轻相出口通过连接管道和中间罐二(10－1)与分馏塔(12)连接，连续分离器(9)重相出口连接离心萃取器(15)；分馏塔(12)塔底出口与精馏塔(14)连通；离心萃取器(15)轻相出口通过溶剂储罐(13)连接到分馏塔(12)，离心萃取器(15)重相出口连接到水储罐(16)；水储罐(...

【专利技术属性】
技术研发人员：武长安，
申请(专利权)人：武长安，
类型：新型
国别省市：天津;12